早期神经影像研究揭示数学超常大脑具有高度发达的结构与功能连接网络。然而，脑网络是一个动态复杂系统，王海贤教授课题组立足于复杂脑网络与动态系统理论，将头皮脑电（EEG）状态研究拓展到颅内活跃的源信号间短时相位同步性模式（即同步态），剖析了数学超常青少年有别于普通人大脑全局神经元网络的转换动力学特性。该研究所有同步态中提取了8个原型功能连接状态，分别对应于默认模式网络、中央执行网络、背外侧注意网络、带状盖网络、左/右腹外侧额顶网络、腹侧视觉网络和右侧额颞网络（图1）。
图1. 从同步态数据集中提取的8个原型功能连接状态。
研究发现，与普通对照组被试相比，数学超常青少年在推理任务时间进程中中央执行网络（涉及维护注意、工作记忆信息检索、正确决策等）与右侧额颞网络（响应于想象、推理、创造性思维等）具有更高的发生频次和持续时长；中央执行网络和右侧额颞网络具有更多的自循环圈，这表明在数学超常大脑中这两种功能连接微状态具有更高的拓扑结构维持能力和时间稳定性；具有更高的从其它6个网络模式到中央执行网络和右侧额颞网络状态的转换概率，这意味着数学超常大脑具有特殊的网络拓扑适应性再重组趋势，这种趋势更好地促进了长链推理过程中大脑对任务全局的中央控制功能、及逻辑思维中想象与创造性思维等认知响应的发生。
论文第一作者张莉为东南大学学习科学研究中心博士毕业生，目前为蚌埠医学院副教授，英国埃塞克斯大学甘强教授为合作者之一，东南大学为唯一通讯单位。
论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/hbm.25035
供稿：生物科学与医学工程学院
（责任编辑：吴涵玉 审核：宋晓燕）
